JP2002107178A - Absolute position detection method - Google Patents

Absolute position detection method

Info

Publication number
JP2002107178A
JP2002107178A JP2000301511A JP2000301511A JP2002107178A JP 2002107178 A JP2002107178 A JP 2002107178A JP 2000301511 A JP2000301511 A JP 2000301511A JP 2000301511 A JP2000301511 A JP 2000301511A JP 2002107178 A JP2002107178 A JP 2002107178A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sub
winding
magnetic pole
rotation
pole portions
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000301511A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3665732B2 (en
Inventor
Akihide Takayanagi
明秀 高柳
Hideyuki Ishii
秀幸 石井
Sakae Kishi
栄 岸
Shigeharu Kato
茂晴 加藤
Toru Miyajima
徹 宮島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Denki Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Denki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd, Sanyo Denki Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2000301511A priority Critical patent/JP3665732B2/en
Publication of JP2002107178A publication Critical patent/JP2002107178A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3665732B2 publication Critical patent/JP3665732B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the detection method of an absolute position, using a wide measurement range, high resolution, and a simple structure by using a reluctance resolver. SOLUTION: First and second driving gears 15 and 17 are fixed to a main rotary shaft 8 of a 4X reluctance resolver 7. First to third follower gears 19, 21, and 23 engaging with the first and second driving gears are fixed to first to third sub rotary shafts 10, 12, and 14 of the 1X reluctance resolvers 9, 11, and 13. A speed (y) of the rotary shaft of a motor is obtained from y=N1*Pi+ Ri(i=1-N). A rotary angle yy of the first sub rotary shaft is obtained by integers N1 and P1, that are obtained when obtaining the multiple speed (y), and RR1 (angle) obtained from the actual measurement values of θ10 according to yy=N1*P1+R1+RR1= y+RR1. The absolute position is obtained from y and yy.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複数台のリラクタ
ンスレゾルバを用いて絶対位置を検出する方法に関する
ものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method for detecting an absolute position using a plurality of reluctance resolvers.

【0002】[0002]

【従来の技術】被動体の移動に従って決まった回転比で
回転する複数の歯車の回転角によって移動体の絶対位置
を決定する方法としては、特公平5−38243号公報
に以下の記載がある。被動体の移動に伴う機械的変化量
L(x)を、被動体の機械的運動に対応する機械的周期
運動の周期(P1、P2、P3)と1周期未満の変化量
を検出する検出器の出力Δp1、Δp2,Δp3の測定
値の組を用いると、P1、P2、P3を互いに素の整数
を選ぶことによって、 L(x)=N1xP1+Δp1 L(x)=N2xP2+Δp2 L(x)=N3xP3+Δp3 の関係を満足するN1、N2、N3がただ1つ存在す
る。この関係から絶対位置L(x)を求めることができ
る。更にP1、P2、P3以下の分解能を得るために引
例1では5Xレゾルバを用いている。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Publication No. 5-38243 discloses a method of determining an absolute position of a moving body based on rotation angles of a plurality of gears rotating at a fixed rotation ratio according to movement of a driven body. Detector for detecting the amount of mechanical change L (x) associated with the movement of the driven body with the period (P1, P2, P3) of the mechanical periodic movement corresponding to the mechanical movement of the driven body and the amount of change less than one cycle Using the set of measured values of the outputs Δp1, Δp2, Δp3, by selecting P1, P2, and P3 as prime integers, L (x) = N1 × P1 + Δp1 L (x) = N2 × P2 + Δp2 L (x) = N3 × P3 + Δp3 There is only one N1, N2, N3 that satisfies the relationship. From this relationship, the absolute position L (x) can be obtained. Further, in Reference 1, a 5X resolver is used in order to obtain a resolution of P1, P2, and P3 or less.

【0003】また、特公平5−21166公報では第1
軸に5Xレゾルバと1Xレゾルバを用いている。
Further, Japanese Patent Publication No. Hei 5-21166 discloses the first
A 5X resolver and a 1X resolver are used for the shaft.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前者の方法では被動体
の機械的運動の検出器に5Xレゾルバを用いることによ
って1Xレゾルバを用いる場合に比べて分解能は5倍に
向上するが、測定範囲が1/5に縮小すると言う問題が
ある。また後者の方法では第1軸に1Xレゾルバと10
Xレゾルバを取り付けて、測定範囲を変えずに分解能を
10倍に高めている。しかしながら部材が増えて構造が
複雑になるという問題が生ずる。
In the former method, the resolution is improved five times by using a 5X resolver as a detector for detecting the mechanical movement of the driven body as compared with the case of using a 1X resolver. There is a problem that it is reduced to / 5. In the latter method, a 1X resolver and 10
An X resolver is attached to increase the resolution ten times without changing the measurement range. However, there is a problem that the number of members increases and the structure becomes complicated.

【0005】本発明の目的は、広い測定範囲と高い分解
能と簡単な構造の装置を用いた絶対位置の検出方法を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a method of detecting an absolute position using a device having a wide measuring range, high resolution and a simple structure.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、被検出側の軸
に固定される主回転軸を中心にして回転する誘導子形の
主ロータと、前記主ロータを囲むように配置されて、ヨ
ーク及び該ヨークによって磁気的に連結されたn×m個
(但しnは4の倍数、mは1以上の整数)の磁極部を備
えて構成され、機械角で360°/mの角度範囲内にn
個の前記磁極部を有するステータコア、前記n×m個の
磁極部のうち一つ置きの前記磁極部に交互に巻線方向が
異なるように巻線導体が巻回されて形成された複数の検
出用巻線部が直列に接続されて構成された第1の検出用
巻線、前記n×m個の磁極部のうち残りの一つ置きの前
記磁極部に交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻
回されて形成された複数の検出用巻線部が直列に接続さ
れて構成された第2の検出用巻線、及び前記n×m個の
磁極部をそれぞれ交互に異なる極性に励磁する励磁巻線
を有するステータとを具備し、前記主ロータの回転に応
じて、前記角度範囲内のn個の前記磁極部に設けられた
n個の検出用巻線部のインダクタンスが、電気角で90
°の位相差を持って周期的に変化するように前記n×m
個の磁極部の位置と前記主ロータの形状とが定められて
いるmXリラクタンスレゾルバと、前記主回転軸の軸線
方向の一方側で前記主ロータと対向する位置に軸線が前
記主回転軸の軸線と平行になるように配置された複数本
の副回転軸、前記複数本の副回転軸を回転自在に支持す
る副回転軸支持手段及び前記主回転軸と前記副回転軸と
を所定の歯車比で連結する複数の連結用歯車機構からな
る伝達機構と、前記複数本の副回転軸を中心にしてそれ
ぞれ回転する複数の副ロータと、前記複数の副ロータを
囲むようにそれぞれ配置され、ヨーク及び該ヨークによ
って磁気的に連結されたn個の磁極部を備えて構成さ
れ、機械角で360°の角度範囲内にn個の前記磁極部
を有する副ステータコア、前記n個の磁極部のうち一つ
置きの前記磁極部に交互に巻線方向が異なるように巻線
導体が巻回されて形成された2つの検出用巻線部が直列
に接続されて構成された第1の副検出用巻線、前記n個
の磁極部のうち残りの一つ置きの前記磁極部に交互に巻
線方向が異なるように巻線導体が巻回されて形成された
2つの検出用巻線部が直列に接続されて構成された第2
の副検出用巻線及び前記n個の磁極部をそれぞれ交互に
異なる極性に励磁する励磁巻線とを有する複数の副ステ
ータとからそれぞれ構成され、前記副ロータの回転に応
じて、前記角度範囲内のn個の磁極部に設けられたn個
の前記検出用巻線部のインダクタンスが、電気角で90
°の位相差を持って周期的に変化するようにn個の前記
磁極部の位置と前記副ロータの形状とが定められている
複数の1Xリラクタンスレゾルバとを用いて絶対位置を
検出する方法であって、 Tn:主回転軸に固定された駆動歯車の歯数、 Ti:i番目の副回転軸に固定されたi番目の従動歯車
の歯数(i=1からN)、 Pn:回転軸(被移動体)の絶対位置、 Δ:検出角度幅としたきに、Pn=kΔ+θnであり、
但し、kは整数であり、θnはΔより小さい角度であ
り、i番目の副回転軸に固定されたi番目の従動歯車の
歯数Ti(i=1からN)は互いに素で、かみ合う歯数
同士の歯数相互の差が1であり、1回転内の絶対位置判
定にも用いる第1の副回転軸の従動歯車の歯数T1は、
これとかみ合う主回転軸側の駆動歯車の歯数を主回転軸
によって駆動されるレゾルバの極数nと互いに素の関係
に保ち、まずi番目の副回転軸の従動歯車に固定された
レゾルバからの位置データθiを下記の式で求め、 θi=(Tn/Ti)・Pn−iFiX[(Tn/T
i)・Pn/Δ]・Δ 但し、iFiX[A]はAの整数部であり、ここで第1
の副回転軸の位置データθ1と主回転軸の位置データθ0
とを θ10=θ1−θ0/n の式に入れて求め、次に第2の副回転軸以降のi番目の
副回転軸についてθ0がPnの一周期内で360度変化
するようなθ0’を用いて差分値を下記の式で求め、 θi0=θi−θ0’(i=2からN) ここでθ0’は、θ0を機械角の1回転内で360°変
化する値に変換したものであり、i番目の副回転軸の位
置データθiを実測して、θi0の実測値を求め、i番
目の副回転軸の回転数Riを求め、次に、これらのR
1、R2、...RNの組み合わせにより、モータの回
転軸の回転数yを下記の式で求め、 y=Ni*Pi+Ri (但しi=1からNまで) 次に第1の副回転軸の回転角yyを多回転数yを求める
際に求めた整数N1、P1と、θ10の実測値から求めた
RR1(角度)を用いて、 yy=N1*P1+R1+RR1=y+RR1 上記式で求めることを特徴とする絶対位置検出方法であ
る。
According to the present invention, there is provided an inductor-type main rotor that rotates about a main rotation axis fixed to a shaft on a detection side, and is arranged so as to surround the main rotor. A yoke and n × m magnetic pole portions (where n is a multiple of 4 and m is an integer of 1 or more) magnetically coupled by the yoke, and a mechanical angle within an angle range of 360 ° / m. To n
A plurality of detection cores formed by winding winding conductors so that the winding direction is alternately changed on alternate magnetic pole portions of the n × m magnetic pole portions. The first detecting winding configured by connecting the winding portions in series, the winding direction is alternately different to every other one of the remaining n × m magnetic pole portions. A second detection winding formed by connecting a plurality of detection winding portions formed by winding a winding conductor in series, and the n × m magnetic pole portions are alternately different in polarity. And a stator having an exciting winding that excites the magnetic field, the inductance of the n detecting winding portions provided in the n magnetic pole portions within the angular range according to the rotation of the main rotor, 90 in electrical angle
N × m so as to periodically change with a phase difference of
MX reluctance resolver in which the positions of the magnetic pole portions and the shape of the main rotor are determined, and the axis of the main rotation shaft at a position facing the main rotor on one side in the axial direction of the main rotation shaft. A plurality of sub-rotating shafts arranged so as to be parallel to each other, sub-rotating shaft supporting means for rotatably supporting the plurality of sub-rotating shafts, and a gear ratio between the main rotating shaft and the sub-rotating shaft. A transmission mechanism including a plurality of connecting gear mechanisms connected by a plurality of sub-rotors rotating around the plurality of sub-rotating shafts, and a yoke and a plurality of sub-rotors arranged so as to surround the plurality of sub-rotors. A sub-stator core having n magnetic pole portions magnetically connected by the yoke and having the n magnetic pole portions within an angle range of 360 ° in mechanical angle; one of the n magnetic pole portions; On every other magnetic pole A first auxiliary detection winding formed by connecting two detection winding portions formed by winding winding conductors so that the winding directions are different from each other, and the n magnetic poles; A second detection winding portion formed by winding a winding conductor so that the winding direction is alternately different from the remaining magnetic pole portion in the other one of the other portions, and formed in series. 2
And a plurality of sub-stators each having a sub-detection winding and an excitation winding which excites the n magnetic pole portions alternately with different polarities, and the angle range according to the rotation of the sub-rotor. The inductance of the n windings for detection provided at the n magnetic poles in the inner portion is 90 electrical degrees.
A method of detecting an absolute position using a plurality of 1X reluctance resolvers in which the positions of the n magnetic pole portions and the shape of the sub-rotor are determined so as to periodically change with a phase difference of °. Tn: the number of teeth of the drive gear fixed to the main rotation shaft, Ti: the number of teeth of the i-th driven gear fixed to the i-th sub rotation shaft (i = 1 to N), Pn: the rotation shaft Absolute position of the (moving object), Δ: Pn = kΔ + θn, assuming detection angle width,
Here, k is an integer, θn is an angle smaller than Δ, and the number of teeth Ti (i = 1 to N) of the i-th driven gear fixed to the i-th auxiliary rotation shaft is a relatively prime and meshing tooth. The difference between the numbers of teeth is 1 and the number of teeth T1 of the driven gear of the first auxiliary rotation shaft, which is also used for determining the absolute position within one rotation, is:
The number of teeth of the driving gear on the main rotating shaft side meshing with this is kept in a relatively prime relationship with the number of poles n of the resolver driven by the main rotating shaft, and first, from the resolver fixed to the driven gear of the i-th auxiliary rotating shaft. Is obtained by the following equation, and θi = (Tn / Ti) · Pn-iFix [(Tn / T
i) · Pn / Δ] · Δ where iFiX [A] is the integer part of A, where
Position data θ1 of the sub rotation axis and position data θ0 of the main rotation axis
Into the equation θ10 = θ1−θ0 / n. Then, for the i-th sub-rotation axis after the second sub-rotation axis, θ0 ′ such that θ0 changes 360 degrees within one cycle of Pn is obtained. The difference value is obtained by the following equation, and θi0 = θi−θ0 ′ (i = 2 to N) where θ0 ′ is a value obtained by converting θ0 into a value that changes by 360 ° within one rotation of the mechanical angle. , The position data θi of the i-th sub-rotational axis is actually measured, the actual measurement value of θi0 is obtained, the rotational speed Ri of the i-th sub-rotational axis is obtained, and these R
1, R2,. . . By the combination of RNs, the rotation speed y of the rotation shaft of the motor is obtained by the following equation. Y = Ni * Pi + Ri (where i = 1 to N) Next, the rotation angle yy of the first sub rotation shaft is calculated by multi-rotation speed. yy = N1 * P1 + R1 + RR1 = y + RR1 Using the integers N1 and P1 obtained when obtaining y and RR1 (angle) obtained from the actually measured value of θ10, the absolute position detection method is characterized by being obtained by the above equation. .

【0007】本発明によれば、広い測定範囲と高い分解
能とを簡単な構造の装置を用いた検出法をを実現するこ
とが出来る。
According to the present invention, it is possible to realize a detection method using a device having a simple structure with a wide measurement range and high resolution.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を図面
を参照して詳細に説明する。図1は本発明のリラクタン
スレゾルバを用いた絶対位置検出器1のハードウエアの
構成を概念的に示すブロックである。この実施の形態の
例では、モータ3の回転軸5の絶対位置を検出するため
に、1台の4Xリラクタンスレゾルバ7と、3台の1X
リラクタンスレゾルバ9,11及び13を用いる。ここ
で4Xリラクタンスレゾルバとは、回転軸に直接連結さ
れたロータが1回転する間に4周期分の絶対位置データ
信号が出力されるリラクタンスレゾルバであり、1Xリ
ラクタンスレゾルバとは、回転軸に直接連結されたロー
タが1回転する間に1周期分の絶対位置データ信号が出
力されるリラクタンスレゾルバである。この例では、4
Xリラクタンスレゾルバ7の主回転軸8がモータ3の回
転軸5に連結されている。この主回転軸8には、第1及
び第2の駆動歯車15及び17が固定されている。また
第1の1Xリラクタンスレゾルバ9の第1の副回転軸1
0には、第1の駆動歯車15と噛み合う第1の従動歯車
19が固定されている。そして第2の1Xリラクタンス
レゾルバ11の第2の副回転軸12には、第2の駆動歯
車17と噛み合う第2の従動歯車21が固定されてい
る。更に第3の1Xリラクタンスレゾルバ13の第3の
副回転軸14には、第2の駆動歯車17と噛み合う第3
の従動歯車23が固定されている。各駆動歯車と従動歯
車の歯車比は図1に示すとおりである。歯車15乃至2
3によって3つの歯車機構からなる伝達機構が構成され
ている。第1の駆動歯車15と第1の従動歯車19の歯
車比は25:26であり、前2の駆動歯車17と第2の
従動歯車21の歯車比は28:27であり、第2の駆動
歯車17と第3の従動歯車23の歯車比は28:29で
ある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram conceptually showing a hardware configuration of an absolute position detector 1 using a reluctance resolver of the present invention. In this embodiment, in order to detect the absolute position of the rotating shaft 5 of the motor 3, one 4X reluctance resolver 7 and three 1X reluctance resolvers 7 are used.
Reluctant resolvers 9, 11, and 13 are used. Here, the 4X reluctance resolver is a reluctance resolver that outputs four cycles of absolute position data signals during one rotation of the rotor directly connected to the rotating shaft. The 1X reluctant resolver is directly connected to the rotating shaft. This is a reluctance resolver that outputs an absolute position data signal for one cycle while the rotated rotor makes one rotation. In this example, 4
The main rotation shaft 8 of the X reluctance resolver 7 is connected to the rotation shaft 5 of the motor 3. First and second drive gears 15 and 17 are fixed to the main rotation shaft 8. Also, the first auxiliary rotation shaft 1 of the first 1X reluctance resolver 9
At 0, a first driven gear 19 that meshes with the first drive gear 15 is fixed. A second driven gear 21 that meshes with the second drive gear 17 is fixed to the second auxiliary rotation shaft 12 of the second 1X reluctance resolver 11. Further, a third auxiliary rotating shaft 14 of the third 1X reluctance resolver 13 has a third driving gear 17 meshed with a third driving shaft 17.
Of the driven gear 23 is fixed. The gear ratio of each drive gear and driven gear is as shown in FIG. Gear 15 or 2
3 forms a transmission mechanism including three gear mechanisms. The gear ratio between the first driving gear 15 and the first driven gear 19 is 25:26, the gear ratio between the front driving gear 17 and the second driven gear 21 is 28:27, and the second driving gear The gear ratio between the gear 17 and the third driven gear 23 is 28:29.

【0009】図2及び図3は、図1の構成を1つの構造
物として具体的に実現したリラクタンスレゾルバを用い
た絶対位置検出器の構造の概略図及び断面図である。な
お図2においては、巻線の図示は省略してある。これら
の図において、図1に示した部材と同じ部材には、図1
に付した符号と同じ符号を付す。まず4Xリラクタンス
レゾルバ7は、モータ3の回転軸5に固定される主回転
軸8を中心にして回転する誘導子形の主ロータ25とを
有している。この主ロータ25は、第1乃至第3の副回
転軸10,12,14が位置する側に向かって開口する
カップ状の回転体27の外周部に誘導子29が固定され
た構造を有している。誘導子29は、機械角で360°
間隔の間に4つの同じ誘導部を有している。そしてこの
主ロータ25を囲むように主ステータ39が配置されて
いる。主ステータ39は、主ロータ25を囲むように配
置された環状のヨーク41と、このヨーク41によって
磁気的に連結された16個(4m個)の磁極部43…,
44…とを備えて構成されたステータコア45を備えて
いる。このステータコア45は、機械角で90°[即ち
360°/m(但しmは2以上の整数)]の角度範囲内
に4つの磁極部43,44を有している。各磁極部には
検出用巻線と励磁巻線をそれぞれ別個に巻装できる2つ
の環状の溝a,bを備えたボビン47が装着されてい
る。この16個(4m個)の磁極部43,44のうち一
つ置きの磁極部43…のボビン47の溝aには、交互に
巻線方向が異なるように巻線導体が巻回されて複数の検
出用巻線部49がそれぞれ形成されており、これら複数
の検出用巻線部49が直列に接続されて第1の検出用巻
線51が構成されている。また16個(4m個)の磁極
部のうち残りの一つ置きの磁極部44のボビン47の溝
aにも、交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回
されて複数の検出用巻線部53が形成されている。そし
てこれらの検出用巻線部53が直列に接続されて第2の
検出用巻線55が構成されている。そして16個の磁極
部43,44のボビン47の溝bには、各磁極部をそれ
ぞれ交互に異なる極性に励磁する励磁巻線57が巻装さ
れている。58は、第1及び第2の検出用巻線51及び
55並びに励磁巻線57が電気的に接続される配線パタ
ーンと信号処理回路が実装された第1の回路基板であ
る。この回路基板58は、環状形状を有している。
FIGS. 2 and 3 are a schematic view and a cross-sectional view, respectively, showing the structure of an absolute position detector using a reluctance resolver that specifically realizes the configuration of FIG. 1 as one structure. In FIG. 2, illustration of the winding is omitted. In these figures, the same members as those shown in FIG.
The same reference numerals are given to the reference numerals. First, the 4X reluctance resolver 7 has an inductor-type main rotor 25 that rotates about a main rotation shaft 8 fixed to the rotation shaft 5 of the motor 3. The main rotor 25 has a structure in which an inductor 29 is fixed to an outer peripheral portion of a cup-shaped rotating body 27 that opens toward the side where the first to third sub-rotating shafts 10, 12, 14 are located. ing. Inductor 29 is 360 ° mechanical angle
It has four identical guides between the intervals. A main stator 39 is arranged so as to surround the main rotor 25. The main stator 39 has an annular yoke 41 arranged so as to surround the main rotor 25, and 16 (4 m) magnetic pole portions 43 magnetically connected by the yoke 41.
44. Are provided. The stator core 45 has four magnetic pole portions 43 and 44 within a mechanical angle of 90 ° [that is, 360 ° / m (where m is an integer of 2 or more)]. A bobbin 47 having two annular grooves a and b capable of separately winding a detection winding and an excitation winding is mounted on each magnetic pole portion. Of the 16 (4 m) magnetic pole portions 43, 44, the winding conductors are wound around the bobbins 47 of the other magnetic pole portions 43. Are formed respectively, and the plurality of detection winding portions 49 are connected in series to form a first detection winding 51. The winding conductors are alternately wound around the grooves a of the bobbins 47 of the remaining magnetic pole portions 44 out of the 16 (4 m) magnetic pole portions so that the winding directions are different from each other. The use winding part 53 is formed. These detection winding portions 53 are connected in series to form a second detection winding 55. In the groove b of the bobbin 47 of the sixteen magnetic pole portions 43 and 44, an exciting winding 57 for exciting each magnetic pole portion alternately to a different polarity is wound. Reference numeral 58 denotes a first circuit board on which a wiring pattern to which the first and second detection windings 51 and 55 and the excitation winding 57 are electrically connected and a signal processing circuit are mounted. This circuit board 58 has an annular shape.

【0010】主ロータ25の回転に応じて、90°の角
度範囲内の4つの磁極部43,44に設けられた4つの
検出用巻線部49,53のインダクタンスが、電気角で
0°,90°,180°及び270°の位相差を持って
周期的に変化するように。16個(4m個)の磁極部4
3,44の位置と主ロータ25の形状とが定められてい
る。なおこの例では、ヨーク41がフレーム構造体59
を構成する第1のフレーム構造部分61を構成してい
る。第1のフレーム構造部分61の上には、第2のフレ
ーム構造部分63が嵌合構造を用いて嵌合されており、
ネジ部材65を用いて両者は、モータ3のケーシングに
固定されている。
In accordance with the rotation of the main rotor 25, the inductances of the four detecting winding portions 49, 53 provided on the four magnetic pole portions 43, 44 within an angle range of 90 ° become 0 ° in electrical angle and 0 ° in electrical angle. To change periodically with a phase difference of 90 °, 180 ° and 270 °. 16 (4m) magnetic poles 4
The positions of 3, 44 and the shape of the main rotor 25 are defined. In this example, the yoke 41 is connected to the frame structure 59.
Of the first frame structure portion 61 constituting the first frame structure. A second frame structure portion 63 is fitted on the first frame structure portion 61 using a fitting structure,
Both are fixed to the casing of the motor 3 using a screw member 65.

【0011】第1乃至第3の副回転軸10,12,14
は、主回転軸8の軸線方向の一方側で主ロータ25と対
向する位置に軸線が主回転軸8の軸線と平行になるよう
に配置されている。第1乃至第3の副回転軸10,1
2,14は、これらを回転自在に支持するベアリング6
7を介して第2のフレーム構造部分63に支持されてい
る。この例では、ベアリング67とフレーム構造部分6
3とにより副回転軸支持手段が構成されている。
First to third auxiliary rotation shafts 10, 12, 14
Is disposed at a position facing the main rotor 25 on one side in the axial direction of the main rotation shaft 8 so that the axis is parallel to the axis of the main rotation shaft 8. First to third auxiliary rotation shafts 10, 1
2, 14 are bearings 6 for rotatably supporting them.
7, and is supported by the second frame structure portion 63. In this example, the bearing 67 and the frame structure 6
3 constitute sub-rotating shaft support means.

【0012】1Xリラクタンスレゾルバ9,11,13
の構造も前述の4Xリラクタンスレゾルバ7の構造と基
本的に変わるところがない。1Xリラクタンスレゾルバ
9,11,13は、それぞれ第1乃至第3の副回転軸1
0,12,14を中心にしてそれぞれ回転する第1乃至
第3の副ロータ69,71,73を有している。また1
Xリラクタンスレゾルバ9,11,13の副ステータ7
0,72,74は、第1乃至第3の副ロータ69,7
1,73を囲むようにそれぞれ配置され、ヨーク75,
77,79と該ヨークによって磁気的に連結された4個
の磁極部43,44を備えて構成され、機械角で360
°の角度範囲内に4つの磁極部43,44を有する副ス
テータコア81,83,85とを備えている。各磁極部
43,44には前述と同様のボビン47がそれぞれ嵌合
されている。そして4個の磁極部のうち一つ置きの磁極
部43に交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回
されて形成された2つの検出用巻線部87が直列に接続
されて構成された第1の副検出用巻線89と、4個の磁
極部のうち残りの一つ置きの磁極部44に交互に巻線方
向が異なるように巻線導体が巻回されて形成された2つ
の検出用巻線部91が直列に接続されて構成された第2
の副検出用巻線93及び4個の磁極部43,44をそれ
ぞれ交互に異なる極性に励磁する励磁巻線95とを有し
ている。副ロータ69,71,73の回転に応じて、機
械角で360°の角度範囲内の4つの磁極部43,44
に設けられた4つの検出用巻線部のインダクタンスが、
電気角で0°,90°,180°及び270°の位相差
を持って周期的に変化するように4つの磁極部43,4
4の位置と副ロータ69,71,73の誘導子の形状と
が定められている。97は、各1Xリラクタンスレゾル
バの巻線が電気的に接続される配線パターンと信号処理
回路が実装された回路基板である。
1X reluctance resolvers 9, 11, 13
Is basically the same as the structure of the 4X reluctance resolver 7 described above. The 1X reluctance resolvers 9, 11, and 13 respectively include first to third sub-rotating shafts 1
There are first to third sub-rotors 69, 71, 73 that rotate about 0, 12, and 14, respectively. Also one
Sub-stator 7 of X reluctance resolver 9, 11, 13
0, 72, 74 are first to third sub-rotors 69, 7
1 and 73, respectively,
77 and 79 and four magnetic pole portions 43 and 44 magnetically connected by the yoke.
And a sub stator core 81, 83, 85 having four magnetic pole portions 43, 44 within an angle range of °. The same bobbins 47 as described above are fitted to the magnetic pole portions 43 and 44, respectively. Then, two detection winding portions 87 formed by winding a winding conductor alternately around the other magnetic pole portions 43 of the four magnetic pole portions so that the winding directions are different are connected in series. A winding conductor is wound around the configured first sub-detection winding 89 and the other one of the four magnetic pole portions so that the winding direction is alternately different. A second detection winding unit 91 configured by connecting two detection winding portions 91 in series.
, And an excitation winding 95 for alternately exciting the four magnetic pole portions 43 and 44 to different polarities. In accordance with the rotation of the sub-rotors 69, 71, 73, the four magnetic pole portions 43, 44 within an angle range of 360 ° in mechanical angle.
The inductance of the four detection windings provided in
The four magnetic pole portions 43 and 4 are periodically changed with a phase difference of 0 °, 90 °, 180 ° and 270 ° in electrical angle.
4 and the shape of the inductors of the sub-rotors 69, 71, 73 are defined. Reference numeral 97 denotes a circuit board on which a wiring pattern to which the windings of each 1X reluctance resolver are electrically connected and a signal processing circuit are mounted.

【0013】なおフレーム構造体59は、主ステータ3
9が固定される第1のフレーム構造部分61と副回転軸
支持手段及び第1乃至第3の副ステータ70,72,7
4が固定される第2のフレーム構造部分63とが組み合
わされて構成されている。このように、この実施の形態
では、主ステータ39、副回転軸支持手段及び第1乃至
第3の副ステータ70,72,74が、フレーム構造体
59に固定されており、伝達機構が主ロータ25の回転
体27の内部に位置しているので、4つのリラクタンス
レゾルバが組み合わされた絶対位置検出器をコンパクト
に構成できる。
The frame structure 59 includes the main stator 3
9 to which the first frame structure portion 61 is fixed, the auxiliary rotating shaft support means, and the first to third auxiliary stators 70, 72, 7
4 is fixed to the second frame structure portion 63 to which it is fixed. As described above, in this embodiment, the main stator 39, the sub-rotating shaft support means and the first to third sub-stators 70, 72, 74 are fixed to the frame structure 59, and the transmission mechanism is the main rotor. Since it is located inside the 25 rotating bodies 27, an absolute position detector in which four reluctance resolvers are combined can be configured compactly.

【0014】次に、以下に本発明の絶対位置検出器によ
り絶対位置を検出する思想を一般的な式を用いて説明す
る。本発明では、主回転軸に設けられたnXリラクタン
スレゾルバ(nは2以上の整数)と主回転軸に固定され
た駆動歯車とi番目の副回転軸に固定されて駆動歯車と
かみ合うi番目の従動歯車の回転によって回転駆動され
る1Xリラクタンスレゾルバ(1極レゾルバ)が複数個
(N個)配置された構成を採用する。
Next, the concept of detecting the absolute position by the absolute position detector of the present invention will be described using a general formula. In the present invention, an nX reluctance resolver (n is an integer of 2 or more) provided on the main rotation shaft, a drive gear fixed on the main rotation shaft, and an i-th reciprocal resolver fixed on the i-th sub rotation shaft and meshing with the drive gear A configuration in which a plurality (N) of 1X reluctance resolvers (single-pole resolvers) that are rotationally driven by rotation of the driven gears are employed.

【0015】以下の説明で用いる記号の内容は下記の通
りである。
The contents of the symbols used in the following description are as follows.

【0016】Tn:主回転軸に固定された駆動歯車の歯
数である。
Tn is the number of teeth of the drive gear fixed to the main rotation shaft.

【0017】Ti:i番目の副回転軸に固定されたi番
目の従動歯車の歯数(i=1からN)である。
Ti: the number of teeth (i = 1 to N) of the i-th driven gear fixed to the i-th sub-rotating shaft.

【0018】Pn:回転軸(被移動体)の絶対位置であ
る。
Pn: Absolute position of the rotation axis (moving object).

【0019】Δ:検出角度幅(実際には360度であ
る。) ここでPn=kΔ+θn ・・・(1) の関係がある。但し、kは整数であり、θnはΔより小
さい角度である。そしてi番目の副回転軸に固定された
i番目の従動歯車の歯数Ti(i=1からN)は互いに
素で、かみ合う歯数同士の歯数相互の差が1である。1
回転内の絶対位置判定にも用いる第1の副回転軸の従動
歯車の歯数T1は、これとかみ合う主回転軸側の駆動歯
車の歯数を主回転軸によって駆動されるレゾルバの極数
nと互いに素の関係に保つものとする。
Δ: detected angle width (actually 360 degrees) Here, there is a relationship of Pn = kΔ + θn (1). Here, k is an integer, and θn is an angle smaller than Δ. The number of teeth Ti (i = 1 to N) of the i-th driven gear fixed to the i-th auxiliary rotation shaft is relatively prime, and the difference between the numbers of teeth meshing with each other is 1. 1
The number of teeth T1 of the driven gear of the first sub-rotating shaft, which is also used for the determination of the absolute position in the rotation, is determined by the number of teeth of the driving gear on the main rotating shaft that meshes with the number of teeth n And keep a disjoint relationship.

【0020】まずi番目の副回転軸の従動歯車に固定さ
れたレゾルバからの位置データθiは絶対位置Pnの関
数として次式によって計算することができる。
First, position data θi from the resolver fixed to the driven gear of the i-th auxiliary rotation shaft can be calculated as a function of the absolute position Pn by the following equation.

【0021】 θi=(Tn/Ti)・Pn−iFiX[(Tn/Ti)・Pn/Δ]・Δ ・・・(2) 但し、iFiX[A]はAの整数部とする。絶対位置P
nは角度の単位で表したものである。またi=0は主回
転軸の番号を表している。i番目の位置データθiは、
各1Xレゾルバからのsin信号、cos信号から計算
で求めた角度(電気角)である。位置データθiは0と
Δ(360度)の間の値になる。
Θi = (Tn / Ti) · Pn−iFiX [(Tn / Ti) · Pn / Δ] · Δ (2) where iFiX [A] is an integer part of A. Absolute position P
n is expressed in units of angles. I = 0 represents the number of the main rotation axis. The i-th position data θi is
This is an angle (electrical angle) calculated from the sin signal and cos signal from each 1X resolver. The position data θi takes a value between 0 and Δ (360 degrees).

【0022】ここで第1の副回転軸の位置データθ1と
主回転軸の位置データθ0とを θ10=θ1−θ0/n ・・・(3) の式に入れて求めたθ10は、1回転内のアブソリュート
位置(機械角)の判定に利用できる。但し、θ10が0よ
り小さい値になる場合には、θ10が0からΔの範囲にな
るように、θ10にΔを加算する(θ10+Δ)。主回転軸
の位置データθ0と第1の副回転軸の位置データθ1から
θ10の実測値を計算し、この実測値とθ10とPnの計算
結果から第1の副回転軸の回転数R1(0〜T1−1回
転)と1回転をn等分した角度のどの位置RR1に回転
軸が位置するのかを判定する。
Here, θ10 obtained by inserting the position data θ1 of the first auxiliary rotation axis and the position data θ0 of the main rotation axis into the equation θ10 = θ1-θ0 / n (3) is one rotation. It can be used to determine the absolute position (mechanical angle) in the inside. However, when θ10 becomes a value smaller than 0, Δ is added to θ10 so that θ10 is in the range of 0 to Δ (θ10 + Δ). An actual measurement value of θ10 is calculated from the position data θ0 of the main rotation axis and the position data θ1 of the first sub rotation axis, and the rotation speed R1 (0) of the first sub rotation axis is calculated from the actual measurement value, the calculation results of θ10 and Pn. It is determined at which position RR1 the rotation axis is located at an angle obtained by equally dividing one rotation into n times the rotation of the rotation axis.

【0023】次に第2の副回転軸以降のi番目の副回転
軸についてθ0がPnの一周期内で360度変化するよ
うなθ0’を用いて差分値を下記の式のように求める。
Next, for the i-th sub-rotation axis after the second sub-rotation axis, a difference value is obtained as follows using θ0 ′ such that θ0 changes 360 degrees within one cycle of Pn.

【0024】 θi0=θi−θ0’(i=2からN) ・・・(4) ここでθ0’は、θ0を機械角の1回転内で360°変
化するような(1Xレゾルバを用い場合に相当する)値
に変換したものである。言いかえると、θ0’はPnが
360度変化したときにθ0が360度変化するように
変換した角度である。θi0は、絶対位置Pnの関数と
して計算される。この場合にももしθi0が0より小さ
い場合には、θi0が0とΔの間になるようにθi0にΔ
を加算する。そしてこの式に基づいて、i番目の副回転
軸の位置データθiを実測して、θi0の実測値を求
め、i番目の副回転軸の回転数Riを求める。
Θi0 = θi−θ0 ′ (i = 2 to N) (4) Here, θ0 ′ is such that θ0 changes 360 ° within one rotation of the mechanical angle (in the case where a 1 × resolver is used). (Equivalent) value. In other words, θ0 ′ is an angle converted so that θ0 changes by 360 degrees when Pn changes by 360 degrees. θi0 is calculated as a function of the absolute position Pn. In this case as well, if θi0 is smaller than 0, Δi0 is set to Δ so that θi0 is between 0 and Δ.
Is added. Then, based on this formula, the position data θi of the i-th sub-rotation axis is actually measured, the actual measurement value of θi0 is obtained, and the rotation speed Ri of the i-th sub-rotation axis is obtained.

【0025】次に、これらのR1、R2、...RNの
組み合わせにより、モータの回転軸の回転数yは下記の
式で表される。
Next, these R1, R2,. . . By the combination of RNs, the rotational speed y of the rotating shaft of the motor is expressed by the following equation.

【0026】 y=Ni*Pi+Ri (但しi=1からNまで) ・・・(5) 上記(5)式を満たす整数Niの組がただ1組存在す
る。yは主回転軸を駆動するモータの回転数である。こ
こでNiは回転数Riの周期Piが何回来ているかを示
す整数、Piはθi0とPnの関係式から得られるRi
の最大値で、θi0とPnの関係の一周期の幅に相当す
る。
Y = Ni * Pi + Ri (where i = 1 to N) (5) There is only one set of integers Ni satisfying the above equation (5). y is the number of rotations of the motor that drives the main rotation shaft. Here, Ni is an integer indicating how many times the period Pi of the rotation speed Ri comes, and Pi is Ri obtained from the relational expression between θi0 and Pn.
Is equivalent to the width of one cycle of the relationship between θi0 and Pn.

【0027】次に第1の副回転軸の回転角yyを多回転
数yを求める際に求めた整数N1、P1と、θ10の実測
値から求めたRR1(角度)を用いて下記の式で求め
る。
Next, the rotation angle yy of the first sub-rotating shaft is calculated by the following equation using the integers N1 and P1 obtained when obtaining the multiple rotations y and RR1 (angle) obtained from the actually measured value of θ10. Ask.

【0028】 yy=N1*P1+R1+RR1=y+RR1 ・・・(6) この式により1回転の1/nの分解能まで正確に求める
ことがきる。このyyは被動体の絶対位置Rnを角度単
位で表してものである。
Yy = N1 * P1 + R1 + RR1 = y + RR1 (6) From this equation, it is possible to accurately obtain a resolution of 1 / n of one rotation. Yy represents the absolute position Rn of the driven body in units of angles.

【0029】次に図1乃至図3に示した具体的な実施の
形態において、絶対位置を検出する場合を具体的に説明
する。先に説明した通り、各歯車の歯数は下記の通りで
ある。
Next, the case of detecting the absolute position in the specific embodiment shown in FIGS. 1 to 3 will be specifically described. As described above, the number of teeth of each gear is as follows.

【0030】 主軸側駆動歯車の歯数Tn 従動歯車歯数Ti 第1の従動歯車 25 26(T1) 第2の従動歯車 28 27(T2) 第3の従動歯車 28 29(T3) また主回転軸側歯車のレゾルバは4Xレゾルバである。
この場合、主回転軸8の位置データθ0を絶対位置Pn
との関係から下記(7)式を利用して求める。
Number of teeth Tn of main shaft side drive gear Tn Number of driven gear teeth Ti First driven gear 25 26 (T1) Second driven gear 28 27 (T2) Third driven gear 28 29 (T3) Also, main rotating shaft The side gear resolver is a 4X resolver.
In this case, the position data θ0 of the main rotary shaft 8 is converted to the absolute position Pn.
From the relationship with the following formula (7).

【0031】 θ0=4Pn−iFiX(Pn/90)・360 ・・・(7) この式から求められるθ0は、周期90°で、高さ36
0°の鋸波になる。
Θ0 = 4Pn−iFiX (Pn / 90) · 360 (7) θ0 obtained from this equation has a period of 90 ° and a height of 36.
It becomes a sawtooth wave of 0 °.

【0032】次に上記(2)式に基づいて1Xレゾルバ
9(RS1)により得られる位置データθ1を求めると
下記のようになる。
Next, the position data θ1 obtained by the 1X resolver 9 (RS1) based on the above equation (2) is obtained as follows.

【0033】θ1=(25/26)Pn−iFiX[(25/
26)Pn/360]・360 このθ1は、周期が360°×(26/25)で、高さ
360°の鋸波になる。
Θ1 = (25/26) Pn-iFiX [(25 /
26) Pn / 360] · 360 This θ1 is a sawtooth wave having a period of 360 ° × (26/25) and a height of 360 °.

【0034】同様にして、上記(2)式に基づいて1X
レゾルバ11(RS2)により得られる位置データθ2
を求めると下記のようになる。
Similarly, 1X is calculated based on the above equation (2).
Position data θ2 obtained by the resolver 11 (RS2)
Is obtained as follows.

【0035】θ2=(28/27)Pn−iFiX[(28/2
7)Pn/360]・360 このようにして求めたθ2は、周期が360°×(27/
28)で、高さ360°の鋸波になる。
Θ2 = (28/27) Pn-iFiX [(28/2
7) Pn / 360] .360 The thus obtained θ2 has a cycle of 360 ° × (27 /
28), a sawtooth wave having a height of 360 ° is formed.

【0036】同様にして、上記(2)式に基づいて1X
レゾルバ13(RS3)により得られる位置データθ3
を求めると下記のようになる。
Similarly, 1X is calculated based on the above equation (2).
Position data θ3 obtained by the resolver 13 (RS3)
Is obtained as follows.

【0037】θ3=(28/29)Pn−iFiX[(28/2
9)Pn/360]・360 このようにして求めたθ3は、周期が360°×(29/
28)で、高さが360°の鋸波になる。
Θ3 = (28/29) Pn-iFiX [(28/2
9) Pn / 360] · 360 The thus obtained θ3 has a cycle of 360 ° × (29 /
At 28), a sawtooth wave having a height of 360 ° is formed.

【0038】以上のようにして求めたθ0乃至θ3を絶
対位置Pnの関数として図4に示す。
FIG. 4 shows the obtained θ0 to θ3 as a function of the absolute position Pn.

【0039】次に上記(3)式に基づいて、θ10=(θ
0/4)−θ1の演算を行うと下記のようになる。
Next, based on the above equation (3), θ10 = (θ
The calculation of (0/4) -θ1 is as follows.

【0040】θ10=(1/26)Pn−iFiX(Pn
/90)・90+iFiX((25/26)Pn/36
0)・360 mod(360) この関係を図5に示す。上記式の第2項で90度毎に9
0度階段状に減少し、第3項によって、360°×(2
6/25)毎に360°増加することになる。mod
(360)の記号はθ10が0と360度の間に入らない
ときは、この範囲にはいるように360を加減するとい
う記号である。以下の説明においても同じである。
Θ10 = (1/26) Pn-iFiX (Pn
/ 90) ・ 90 + iFiX ((25/26) Pn / 36
0) · 360 mod (360) This relationship is shown in FIG. 9 in every 90 degrees in the second term of the above equation
It decreases stepwise at 0 degrees, and according to the third term, 360 ° × (2
Every 6/25) would increase by 360 °. mod
The symbol (360) indicates that when θ10 does not fall between 0 and 360 degrees, 360 is added or subtracted so as to fall within this range. The same applies to the following description.

【0041】図5に基づいてθ10の実測値からR1を求
めることができる。更にθ10の実測値からR1の1回転
の360°の区間の中で90度の角度の単位の区間のど
の区間にあるかが分かる。つまり、360°の1周期内
の分解能が90°の何段目に相当するかがわかる。例え
ば図5でPn=5400〜5490の区間では、図5よ
り、R1=15、RR1=0となり、この範囲では、こ
れはθ10が5400/26=207.7°から5490
/26=211.15°の範囲にあることになる。図3
でこのようなθ10の区間に相当するR1,RR1は上記
の値以外には存在しない。即ち、θ10の値からR1とR
R1が一意的に決まる。次に同様にして、θ20を求める
と下記の式のようになる。
Based on FIG. 5, R1 can be obtained from the actually measured value of θ10. Further, from the actually measured value of θ10, it is possible to know which of the sections of the unit of 90 ° is in the section of 360 ° of one rotation of R1. In other words, it is possible to know at which stage of the 90 ° the resolution within one 360 ° cycle corresponds. For example, in FIG. 5, in the section of Pn = 5400-5490, R1 = 15 and RR1 = 0 from FIG. 5, and in this range, θ10 is 5400/26 = 207.7 ° to 5490.
/26=211.15°. FIG.
In this case, R1 and RR1 corresponding to the section of θ10 do not exist other than the above values. That is, from the value of θ10, R1 and R
R1 is uniquely determined. Next, similarly, when θ20 is obtained, the following equation is obtained.

【0042】θ20=θ2−θ0’=(1/27)Pn+
iFiX(Pn/360)・360−iFiX((28
/27)Pn/360)・360=(1/27)Pn
mod(360) この関係を図6に示す。またθ0’のグラフを図7に示
す。図4のθ20は周期が360°×27=9720°で
0°から360°の間を変化する鋸波になる。θ20が0
°から360°の範囲に入るように360°度加減して
ある。このθ20とPnの関係を与える図6のグラフを用
いれば、θ20の実測値から、R2を求めることができ
る。
Θ20 = θ2-θ0 ′ = (1/27) Pn +
iFiX (Pn / 360) 360-iFiX ((28
/27)Pn/360).360=(1/27)Pn
mod (360) This relationship is shown in FIG. FIG. 7 shows a graph of θ0 ′. In FIG. 4, θ20 is a sawtooth wave having a cycle of 360 ° × 27 = 9720 ° and varying between 0 ° and 360 °. θ20 is 0
The angle is adjusted by 360 ° so as to fall within the range of 360 ° to 360 °. Using the graph of FIG. 6 that gives the relationship between θ20 and Pn, R2 can be obtained from the measured value of θ20.

【0043】次に同様にして、θ20を求めると下記の式
のようになる。
Next, similarly, when θ20 is obtained, the following equation is obtained.

【0044】θ30=θ0’−θ3=(1/29)Pn+
iFiX(Pn/360)・360−iFiX((28
/29)Pn/360)・360=(1/29)Pn
mod(360) この関係を図8に示す。図8から分かるように、θ30は
周期360°×29=19440°で0から360°の
間を変化する鋸波になる。θ30が0から360°の範囲
に入るように360°加減してある。図8に示されるθ3
0とPnの関係を示す与えるグラフを用いて、θ30の実
測値からR3を求める。
Θ30 = θ0′−θ3 = (1/29) Pn +
iFiX (Pn / 360) 360-iFiX ((28
/29)Pn/360).360=(1/29)Pn
mod (360) This relationship is shown in FIG. As can be seen from FIG. 8, θ30 is a sawtooth wave varying between 0 and 360 ° with a period of 360 ° × 29 = 19440 °. 360 ° is added or subtracted so that θ30 falls within the range of 0 to 360 °. Θ3 shown in FIG.
Using a graph showing the relationship between 0 and Pn, R3 is determined from the measured value of θ30.

【0045】次に下記3つの式を用いて、回転数R1,
R2,R3,yを求める。
Next, using the following three equations, the number of rotations R1,
Find R2, R3, y.

【0046】 y=N1*26+R1 ・・・(8a) y=N2*27+R2 ・・・(8b) y=N3*29+R3 ・・・(8c) この式を用いて、先に求めた整数値R1、R2、R3の
組からN1、N2、N3とyの整数値を求める。これら
は一意的に決まる。R1、R2、R3と回転数yの関係
を図9に示す。図9に示す表によると例えば、R1=1
5、R2=14、R3=12のときに、y=41とな
る。
Y = N1 * 26 + R1 (8a) y = N2 * 27 + R2 (8b) y = N3 * 29 + R3 (8c) Using this equation, the integer value R1 previously obtained, An integer value of N1, N2, N3 and y is obtained from a set of R2 and R3. These are uniquely determined. FIG. 9 shows the relationship between R1, R2, and R3 and the rotational speed y. According to the table shown in FIG. 9, for example, R1 = 1
5, when R2 = 14 and R3 = 12, y = 41.

【0047】更に回転軸の回転角yyを多回転数yを求
める際に求めた整数N1、P1、と前記θ10とPnの関
係の実測値から求めたRR1を用いて求めると、下記の
ようになる。
Further, when the rotation angle yy of the rotation shaft is obtained by using the integers N1 and P1 obtained when obtaining the multiple rotation number y and RR1 obtained from the actually measured value of the relationship between θ10 and Pn, the following is obtained. Become.

【0048】yy=N1*R1+R1+RR1=y+R
R1=41+0=41 これによって、1回転の1/4の分解能までyyの値を
正確に求めることができる。
Yy = N1 * R1 + R1 + RR1 = y + R
R1 = 41 + 0 = 41 As a result, the value of yy can be accurately obtained up to a resolution of 1/4 of one rotation.

【0049】このような方法によって、広い測定範囲で
高い分解能を簡単に得ることができる。
According to such a method, high resolution can be easily obtained in a wide measurement range.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明によれば、広い測定範囲と高い分
解能とを簡単な構造の装置を用いた検出法を実現するこ
とが出来る。
According to the present invention, it is possible to realize a detection method using a device having a simple structure with a wide measurement range and high resolution.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の方法を実施するリラクタンスレゾルバ
を用いた絶対位置検出器のハードウエアの構成を概念的
に示すブロックである。
FIG. 1 is a block diagram conceptually showing a hardware configuration of an absolute position detector using a reluctance resolver for implementing a method of the present invention.

【図2】図1の構成を1つの構造物として具体的に実現
したリラクタンスレゾルバを用いた絶対位置検出器の構
造の概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a structure of an absolute position detector using a reluctance resolver that specifically realizes the configuration of FIG. 1 as one structure.

【図3】図2の絶対位置検出器の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of the absolute position detector of FIG. 2;

【図4】θ0乃至θ3を絶対位置Pnの関数として示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing θ0 to θ3 as a function of an absolute position Pn.

【図5】θ10=(θ0/4)−θ1を絶対位置Pnの関
数として示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing θ10 = (θ0 / 4) -θ1 as a function of the absolute position Pn.

【図6】θ2−θ0’を絶対位置Pnの関数として示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing θ2−θ0 ′ as a function of an absolute position Pn.

【図7】θ0’を絶対位置Pnの関数として示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing θ0 ′ as a function of an absolute position Pn.

【図8】θ0’−θ3を絶対位置Pnの関数として示す
図である。
FIG. 8 is a diagram showing θ0′−θ3 as a function of an absolute position Pn.

【図9】R1,R2,R3と回転数yの関係を示す図で
ある。
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between R1, R2, and R3 and a rotation speed y.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 絶対位置検出器 3 モータ 5 回転軸 7 4Xリラクタンスレゾルバ 8 主回転軸 9,11,13 1Xリラクタンスレゾルバ 10,12,14 副回転軸 15,17 駆動歯車 19,21,23 従動歯車 25 主ロータ 27 回転体 29 誘導子 39 ステータ 41 ヨーク 43,44 磁極部 45 ステータコア 47 ボビン 49,53,87,91 検出用巻線部 51,55 検出用巻線 57,95 励磁巻線 58,97 回路基板 59 フレーム構造体 61,63 フレーム構造体部分 65 ネジ部材 67 ベアリング 69,71,73 副ロータ 70,72,74 副ステータ 81,83,85 副ステータコア 89,93 副検出用巻線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Absolute position detector 3 Motor 5 Rotating shaft 7 4X reluctance resolver 8 Main rotating shaft 9,11,13 1X reluctant resolver 10,12,14 Subrotating shaft 15,17 Drive gear 19,21,23 Follower gear 25 Main rotor 27 Rotating body 29 Inductor 39 Stator 41 Yoke 43, 44 Magnetic pole part 45 Stator core 47 Bobbin 49, 53, 87, 91 Detecting winding part 51, 55 Detecting winding 57, 95 Exciting winding 58, 97 Circuit board 59 Frame Structure 61, 63 Frame structure 65 Screw member 67 Bearing 69, 71, 73 Sub rotor 70, 72, 74 Sub stator 81, 83, 85 Sub stator core 89, 93 Sub detection winding

フロントページの続き (72)発明者 岸 栄 東京都豊島区北大塚一丁目15番1号 山洋 電気株式会社内 (72)発明者 加藤 茂晴 東京都豊島区北大塚一丁目15番1号 山洋 電気株式会社内 (72)発明者 宮島 徹 東京都豊島区北大塚一丁目15番1号 山洋 電気株式会社内 Fターム(参考) 2F063 AA35 CA09 CA40 DA05 DD05 EA03 GA22 GA33 GA36 2F077 AA25 AA27 CC02 CC08 FF34 PP26 QQ05 QQ15 VV01 Continuing from the front page (72) Inventor Sakae Kishi 1-15-1 Kita-Otsuka, Toshima-ku, Tokyo Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Shigeharu Kato 1-15-1 Kita-Otsuka, Toshima-ku, Tokyo Sanyo Inside Electric Co., Ltd. (72) Inventor Toru Miyajima 1-1-15 Kita-Otsuka, Toshima-ku, Tokyo Sanyo Electric Co., Ltd. F-term (reference) PP26 QQ05 QQ15 VV01

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被検出側の軸に固定される主回転軸を中心
にして回転する誘導子形の主ロータと、前記主ロータを
囲むように配置されて、ヨーク及び該ヨークによって磁
気的に連結されたn×m個(但しnは4の倍数、mは1
以上の整数)の磁極部を備えて構成され、機械角で36
0°/mの角度範囲内にn個の前記磁極部を有するステ
ータコア、前記n×m個の磁極部のうち一つ置きの前記
磁極部に交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回
されて形成された複数の検出用巻線部が直列に接続され
て構成された第1の検出用巻線、前記n×m個の磁極部
のうち残りの一つ置きの前記磁極部に交互に巻線方向が
異なるように巻線導体が巻回されて形成された複数の検
出用巻線部が直列に接続されて構成された第2の検出用
巻線、及び前記n×m個の磁極部をそれぞれ交互に異な
る極性に励磁する励磁巻線を有するステータとを具備
し、前記主ロータの回転に応じて、前記角度範囲内のn
個の前記磁極部に設けられたn個の検出用巻線部のイン
ダクタンスが、電気角で90°の位相差を持って周期的
に変化するように前記n×m個の磁極部の位置と前記主
ロータの形状とが定められているmXリラクタンスレゾ
ルバと、 前記主回転軸の軸線方向の一方側で前記主ロータと対向
する位置に軸線が前記主回転軸の軸線と平行になるよう
に配置された複数本の副回転軸、前記複数本の副回転軸
を回転自在に支持する副回転軸支持手段及び前記主回転
軸と前記副回転軸とを所定の歯車比で連結する複数の連
結用歯車機構からなる伝達機構と、 前記複数本の副回転軸を中心にしてそれぞれ回転する複
数の副ロータと、前記複数の副ロータを囲むようにそれ
ぞれ配置され、ヨーク及び該ヨークによって磁気的に連
結されたn個の磁極部を備えて構成され、機械角で36
0°の角度範囲内にn個の前記磁極部を有する副ステー
タコア、前記n個の磁極部のうち一つ置きの前記磁極部
に交互に巻線方向が異なるように巻線導体が巻回されて
形成された2つの検出用巻線部が直列に接続されて構成
された第1の副検出用巻線、前記n個の磁極部のうち残
りの一つ置きの前記磁極部に交互に巻線方向が異なるよ
うに巻線導体が巻回されて形成された2つの検出用巻線
部が直列に接続されて構成された第2の副検出用巻線及
び前記n個の磁極部をそれぞれ交互に異なる極性に励磁
する励磁巻線とを有する複数の副ステータとからそれぞ
れ構成され、前記副ロータの回転に応じて、前記角度範
囲内のn個の磁極部に設けられたn個の前記検出用巻線
部のインダクタンスが、電気角で90°の位相差を持っ
て周期的に変化するようにn個の前記磁極部の位置と前
記副ロータの形状とが定められている複数の1Xリラク
タンスレゾルバとを用いて絶対位置を検出する方法であ
って、 Tn:主回転軸に固定された駆動歯車の歯数、 Ti:i番目の副回転軸に固定されたi番目の従動歯車
の歯数(i=1からN)、 Pn:回転軸(被移動体)の絶対位置、 Δ:検出角度幅としたきに、 Pn=kΔ+θnであり、 但し、kは整数であり、θnはΔより小さい角度であ
り、 i番目の副回転軸に固定されたi番目の従動歯車の歯数
Ti(i=1からN)は互いに素で、かみ合う歯数同士
の歯数相互の差が1であり、1回転内の絶対位置判定に
も用いる第1の副回転軸の従動歯車の歯数T1は、これ
とかみ合う主回転軸側の駆動歯車の歯数を主回転軸によ
って駆動されるレゾルバの極数nと互いに素の関係に保
ち、 まずi番目の副回転軸の従動歯車に固定されたレゾルバ
からの位置データθiを下記の式で求め、 θi=(Tn/Ti)・Pn−iFiX[(Tn/T
i)・Pn/Δ]・Δ但し、iFiX[A]はAの整数
部であり、 ここで第1の副回転軸の位置データθ1と主回転軸の位
置データθ0とを θ10=θ1−θ0/n の式に入れて求め、 次に第2の副回転軸以降のi番目の副回転軸についてθ
0がPnの一周期内で360度変化するようなθ0’を
用いて差分値を下記の式で求め、 θi0=θi−θ0’(i=2からN) ここでθ0’は、θ0を機械角の1回転内で360°変
化する値に変換したものであり、 i番目の副回転軸の位置データθiを実測して、θi0
の実測値を求め、i番目の副回転軸の回転数Riを求
め、 次に、これらのR1、R2、...RNの組み合わせに
より、モータの回転軸の回転数yを下記の式で求め、 y=Ni*Pi+Ri (但しi=1からNまで) 次に第1の副回転軸の回転角yyを多回転数yを求める
際に求めた整数N1、P1と、θ10の実測値から求めた
RR1(角度)を用いて、 yy=N1*P1+R1+RR1=y+RR1 上記式で求めることを特徴とする絶対位置検出方法。
1. An inductor-shaped main rotor that rotates about a main rotation axis fixed to a shaft on a detection side, and is arranged so as to surround the main rotor. N × m concatenated (where n is a multiple of 4 and m is 1
(Integral number of the above), and has a mechanical angle of 36
A stator core having n magnetic pole portions in an angle range of 0 ° / m, and winding conductors are arranged such that the winding direction is alternately different in every other magnetic pole portion among the n × m magnetic pole portions. A first detection winding configured by connecting a plurality of detection winding portions formed by winding in series, and the other of the n × m magnetic pole portions, every other one of the magnetic pole portions; A second detection winding formed by connecting a plurality of detection winding portions formed by winding winding conductors so that the winding directions are alternately different from each other, and the nxm And a stator having exciting windings for exciting the magnetic pole portions alternately to different polarities, wherein n within the angular range is set according to the rotation of the main rotor.
And the positions of the n × m magnetic pole portions so that the inductance of the n detection winding portions provided in the magnetic pole portions periodically changes with a phase difference of 90 ° in electrical angle. An mX reluctance resolver in which the shape of the main rotor is determined, and arranged at a position facing the main rotor on one side in the axial direction of the main rotation shaft such that the axis is parallel to the axis of the main rotation shaft. A plurality of sub-rotating shafts, sub-rotating shaft supporting means for rotatably supporting the plurality of sub-rotating shafts, and a plurality of connecting members for connecting the main rotating shaft and the sub-rotating shaft at a predetermined gear ratio. A transmission mechanism comprising a gear mechanism; a plurality of sub-rotors each rotating around the plurality of sub-rotation shafts; and a plurality of sub-rotors arranged so as to surround the plurality of sub-rotors, and magnetically coupled by the yoke and the yoke. With n magnetic pole parts Is composed, 36 in mechanical angle
A sub-stator core having n magnetic pole portions within an angle range of 0 °, and a winding conductor wound around alternate magnetic pole portions of the n magnetic pole portions so that the winding direction is alternately different. A first sub-detection winding formed by connecting two detection winding portions formed in series, and alternately wound around the remaining one of the n magnetic pole portions. A second sub-detection winding formed by serially connecting two detection windings formed by winding winding conductors in different line directions and the n magnetic poles are respectively And a plurality of sub-stators each having an excitation winding that alternately excites with a different polarity, and the n sub-stators provided in the n magnetic pole portions within the angle range according to the rotation of the sub-rotor. The inductance of the detection winding changes periodically with a phase difference of 90 ° in electrical angle A method of detecting an absolute position using a plurality of 1X reluctance resolvers in which the positions of the n magnetic pole portions and the shape of the sub-rotor are determined, wherein Tn: drive fixed to the main rotation shaft Number of gear teeth, Ti: Number of teeth of i-th driven gear fixed to i-th auxiliary rotation shaft (i = 1 to N), Pn: Absolute position of rotation shaft (moved body), Δ: Detection angle In terms of width, Pn = kΔ + θn, where k is an integer, θn is an angle smaller than Δ, and the number of teeth Ti (i) of the i-th driven gear fixed to the i-th auxiliary rotation shaft = 1 to N) are mutually prime, the difference between the numbers of teeth meshing with each other is 1, and the number of teeth T1 of the driven gear of the first sub-rotating shaft used for determining the absolute position within one rotation is: The number of teeth of the drive gear on the main rotating shaft that meshes with this is determined by the resolver driven by the main rotating shaft. First, position data θi from the resolver fixed to the driven gear of the i-th auxiliary rotation shaft is obtained by the following equation, and θi = (Tn / Ti) · Pn-iFiX [( Tn / T
i) · Pn / Δ] · Δ where iFiX [A] is an integer part of A. Here, the position data θ1 of the first sub-rotation axis and the position data θ0 of the main rotation axis are represented by θ10 = θ1−θ0. / N. Then, for the i-th sub-rotation axis after the second sub-rotation axis, θ
A difference value is obtained by the following equation using θ0 ′ such that 0 changes 360 degrees within one cycle of Pn, and θi0 = θi−θ0 ′ (i = 2 to N) where θ0 ′ is a mechanical value of θ0. It is converted into a value that changes by 360 ° within one rotation of the angle. The position data θi of the i-th sub-rotation axis is actually measured, and θi0
Are obtained, and the rotation speed Ri of the i-th auxiliary rotation shaft is obtained. Next, these R1, R2,. . . By the combination of RNs, the rotation speed y of the rotation shaft of the motor is obtained by the following equation. Y = Ni * Pi + Ri (where i = 1 to N) Next, the rotation angle yy of the first sub rotation shaft is calculated by multi-rotation speed. yy = N1 * P1 + R1 + RR1 = y + RR1 Using the integers N1 and P1 obtained when obtaining y and RR1 (angle) obtained from the actually measured value of θ10, the absolute position detection method is obtained.
JP2000301511A 2000-09-29 2000-09-29 Absolute position detection method Expired - Lifetime JP3665732B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000301511A JP3665732B2 (en) 2000-09-29 2000-09-29 Absolute position detection method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000301511A JP3665732B2 (en) 2000-09-29 2000-09-29 Absolute position detection method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002107178A true JP2002107178A (en) 2002-04-10
JP3665732B2 JP3665732B2 (en) 2005-06-29

Family

ID=18783043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000301511A Expired - Lifetime JP3665732B2 (en) 2000-09-29 2000-09-29 Absolute position detection method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3665732B2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004340677A (en) * 2003-05-14 2004-12-02 Alps Electric Co Ltd Rotation angle detector and rotation angle detecting method
JP2009276239A (en) * 2008-05-15 2009-11-26 Alps Electric Co Ltd Rotation angle detection device and method for manufacturing therefor
WO2012093716A1 (en) 2011-01-07 2012-07-12 オリエンタルモーター株式会社 Device for detecting multi-turn absolute rotation angle, and method for detecting rotation angle thereof
WO2013073319A1 (en) * 2011-11-14 2013-05-23 オリエンタルモーター株式会社 Multi-turn absolute rotation angle detection device and method for detecting absolute rotation angle
CN105899333A (en) * 2014-01-31 2016-08-24 电装波动株式会社 Actuator
JP2017127969A (en) * 2017-02-22 2017-07-27 株式会社デンソーウェーブ Actuator
US9841947B2 (en) 2011-07-12 2017-12-12 Oriental Motor Co., Ltd. Device and method for calculating absolute amount of displacement, and method for same
CN112461118A (en) * 2019-09-06 2021-03-09 测量专业股份有限公司 Multi-turn measuring system

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4562355B2 (en) * 2003-05-14 2010-10-13 アルプス電気株式会社 Rotation angle detection device and rotation angle detection method
JP2004340677A (en) * 2003-05-14 2004-12-02 Alps Electric Co Ltd Rotation angle detector and rotation angle detecting method
JP2009276239A (en) * 2008-05-15 2009-11-26 Alps Electric Co Ltd Rotation angle detection device and method for manufacturing therefor
WO2012093716A1 (en) 2011-01-07 2012-07-12 オリエンタルモーター株式会社 Device for detecting multi-turn absolute rotation angle, and method for detecting rotation angle thereof
EP3081906A1 (en) 2011-01-07 2016-10-19 Oriental Motor Co., Ltd. Device for detecting multi-turn absolute rotation angle and method for detecting the same
US9513142B2 (en) 2011-01-07 2016-12-06 Oriental Motor Co., Ltd. Device for detecting multi-turn absolute rotation angle and method for detecting the same
US9841947B2 (en) 2011-07-12 2017-12-12 Oriental Motor Co., Ltd. Device and method for calculating absolute amount of displacement, and method for same
WO2013073319A1 (en) * 2011-11-14 2013-05-23 オリエンタルモーター株式会社 Multi-turn absolute rotation angle detection device and method for detecting absolute rotation angle
JP2013104778A (en) * 2011-11-14 2013-05-30 Oriental Motor Co Ltd Multi-turn absolute rotation angle detecting device and method for detection of absolute rotation angle
CN103930748A (en) * 2011-11-14 2014-07-16 东方马达股份有限公司 Multi-turn absolute rotation angle detection device and method for detecting absolute rotation angle
EP2789967A4 (en) * 2011-11-14 2015-10-28 Oriental Motor Co Ltd Multi-turn absolute rotation angle detection device and method for detecting absolute rotation angle
US9528855B2 (en) 2011-11-14 2016-12-27 Oriental Motor Co., Ltd. Multi-turn absolute rotation angle detection device and method of detecting absolute rotation angle
CN105899333A (en) * 2014-01-31 2016-08-24 电装波动株式会社 Actuator
JP2017127969A (en) * 2017-02-22 2017-07-27 株式会社デンソーウェーブ Actuator
CN112461118A (en) * 2019-09-06 2021-03-09 测量专业股份有限公司 Multi-turn measuring system
CN112461118B (en) * 2019-09-06 2024-04-30 测量专业股份有限公司 Multi-turn measurement system

Also Published As

Publication number Publication date
JP3665732B2 (en) 2005-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3938501B2 (en) Rotation angle detection device, permanent magnet type rotating electrical machine using the same, and electric power steering device using permanent magnet type rotating electrical machine
JP4692923B2 (en) Resolver device and motor device equipped with resolver device
JP2005164486A (en) Rotation angle detector
JP2004151040A (en) Rotational angle detecting device and rotary electric machine
JP2008241405A (en) Resolver
JP5939868B2 (en) Variable reluctance resolver
JP2002107178A (en) Absolute position detection method
JP3704462B2 (en) Absolute position detector using reluctance resolver
JP2004069374A (en) Variable reluctance resolver
JP2733504B2 (en) Multi-rotation position detector
JP2003250254A (en) Permanent magnet type brushless motor for electric power steering apparatus
JP3719244B2 (en) Coaxial multiple position detector and rotating electric machine using the same
WO2001071288A1 (en) Torsional quantity measuring device
JP2001161054A (en) Permanent magnet stepping motor
JP2012005327A (en) Resolver
JP2018078755A (en) Variable reactance resolver
JP2003202243A (en) Resolver structure and method for outputting multirotary absolute digital signal
JP5331672B2 (en) Rotation angle sensor
JP2000081344A (en) High-accuracy vr-type resolver
JP2003202244A (en) Resolver structure and method for outputting multirotary absolute digital signal
US20240186843A1 (en) Motor
WO2005040731A1 (en) Brushless resolver and its constructing method
JP2013027130A (en) Resolver
JP5531174B2 (en) Tandem angle detector consisting of two-cycle first and second channels
JP2007139805A (en) Rotation angle sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20041026

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050308

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050404

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080408

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090408

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100408

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100408

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110408

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120408

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130408

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140408

Year of fee payment: 9

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250